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饶毅:今天诺奖是我2003年讲课内容,2013年猜想可能与华人共享

  David Julius的工作,是1997年的突破。2013年,我认为有一种颁奖方式是组合Julius和程亦凡。

  Ardem Patapoutian获奖有点出人意料。因为,感受压力的分子有几种,Patapoutian只是发现其中一种,而且不是第一种。

 

2003年讲课ppt
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离子通道再显神奇:感觉的分子机理

2018年8月23日

  人类常见的感觉,是如何发生的?这是人们长期感兴趣的问题。

  常见的感觉有:视觉、听觉、嗅觉、味觉,痛觉、温觉、触觉,和人类至关重要但一般人不知道自己有的本体感觉。研究发现,温觉的热觉和冷觉是分开的。痒觉和情感性触觉与其他感觉不同而独立存在,是最近二十年的研究结果。

  一般来说,感觉需要多层次的传递和分析,从最外周的神经末梢,到脑内的中枢神经系统。没有感觉神经末梢的身体部分,不可能出现感觉,例如,一旦开颅之后,直接刺激脑,在绝大多数区域不会导致痛,因为脑只管分析外周来的信息,脑内并没有感觉神经末梢。中枢出现问题,也不能正确分析传来的感觉。

  视觉的第一级细胞是眼睛里面视网膜上的视杆细胞(rods)和视锥细胞(cones),它们分别检测明暗和颜色。视细胞(photoreceptor)的细胞膜上有视蛋白(如视杆细胞上有视紫红质,rodopsins),光子作用是导致视蛋白构象变化,从而改变细胞内信号,影响细胞活性。视细胞活性变化后,传递到第二级的细胞(双极细胞),后者再传递到第三级细胞(视神经节母细胞),后者的纤维组成视神经,将视网膜内初步加工的信息传到脑内,脑内再有多级传递和加工,最后才形成我们感觉到的视觉。

  其他感觉也类似,有多级加工。

  第一级是什么?感觉神经末梢通过分子来探测外界信息。视觉的第一级细胞的第一个参与感觉的分子是视蛋白,它是一种特殊类别的蛋白质,有七重跨膜区,因为可以与G蛋白偶联而是GPCRs(G蛋白偶联蛋白)。人类视网膜有4、5种视觉和光感相关的GPCRs,特别是一种感明暗的视紫红质,和三种感颜色的视锥蛋白。第一个视紫红质,是德国科学家在19世纪发现的。视紫红质蛋白质的完全序列是美国和俄国科学家在1980年代初所确定。其后在斯坦福读研究生的Jeremy Nathans发现三种视锥蛋白的基因。1991年,美国哥伦比亚大学的Richard Axel和Linda Buck依赖前人推论嗅觉也是用GPCRs而设计实验,发现嗅觉系统的分子,其后被证明确实是嗅觉受体。美国圣迭戈加州大学的Charles Zuker其后按类似方法找到味觉第一级也用GPCRs。头上的四种特殊感官(眼耳鼻舌),其中三种都用GPCRs。

  但是,听觉的第一级是用什么分子?痛、温、冷、压是用什么分子?长期不得其解。

  1997年,加州大学旧金山校区的David Julius发现第一个对热敏感的分子,结果是Trp离子通道家族的成员之一。Trp家族以前就被发现,但作用不清楚。2002年,Julius实验室在通过功能筛选找到冷敏感的分子,也是Trp家族成员。其后,还有人发现Trp家族有成员对机械压力有反应,还有些对痛觉有反应。一时大家认为可能其他感觉都是Trp家族所介导。

  但是,虽然听觉也是机械压力感受,其第一级分子到底是什么,却有很多争议。分别有实验支持TMC和Piezo等另外两类的离子通道可能参与听觉。今天出版的Neuron(《神经元》)杂志刊登一篇文章,支持TMC是参与听觉的离子通道。目前共识:TMC组成的离子通道,负责听觉系统第一级细胞(耳蜗毛细胞)对声波的反应。

  Julius的工作,与诺奖工作不相上下。他会独得,还是和谁共享?与研究Trp的其他人共享、还是与研究Piezo和TMC的科学家共享?

  2021年补:Ardem研究Piezo离子通道

 

附2013年12月12日的文章
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  2013年原文见:http://blog.sciencenet.cn/blog-2237-749393.html

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